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Dokumentenidentifikation DE102004057797A1 08.06.2006
Titel System und Verfahren zur Positions-/Ausrichtungs-Überwachung eines Kraftfahrzeuges
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Daiss, Armin, Dr., 93173 Wenzenbach, DE
DE-Anmeldedatum 30.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004057797
Offenlegungstag 08.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.06.2006
IPC-Hauptklasse G08G 1/16(2006.01)A, F, I, 20060316, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01S 13/93(2006.01)A, L, I, 20060316, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Positions-/Ausrichtungs-Überwachung eines Kraftfahrzeuges, wobei zusätzlich zu der Messung der durch das Kraftfahrzeug zurückgelegten Wegstrecke ferner der Lenkwinkel des Kraftfahrzeuges während der zurückgelegten Wegstrecke mit erfasst und mittels eines bestimmten Algorithmus mit ausgewertet wird, so dass neben der momentanen Fahrzeugposition auch die momentane Fahrzeugausrichtung des Kraftfahrzeuges bezüglich der Umgebungsbedingungen für beispielsweise eine Einparkhilfe für eine zuverlässige Regelung eines Einparkvorgangs zur Verfügung steht.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Positions-/Ausrichtungs-Überwachung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere während des Betriebes einer Einparkhilfe.

Obwohl auf beliebige Fahrzustände des Kraftfahrzeuges anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf ein Kraftfahrzeug näher erläutert, welches sich in dem Betriebszustand eines Einparkvorgangs in eine vorbestimmte Parklücke befindet.

Die zunehmende Verkehrsdichte und verstärkte Bebauung freier Flächen engen den Verkehrsraum insbesondere in Ballungszentren kontinuierlich ein. Der zur Verfügung stehende Parkraum wird enger und die Suche nach einer geeigneten Parklücke belastet den Fahrer zusätzlich zum immer mehr zunehmenden Verkehr. Speziell in Ballungsgebieten auch höher entwickelter Länder oder Volkswirtschaften wird somit das Parkproblem für Pkws immer gravierender. Der fließende Straßenverkehr wird durch unnötige Fahrten im Rahmen der Parkplatzsuche zudem zusätzlich behindert. Außerdem steigt hierdurch die Emissionsbelastung in der Luft unnötig an.

Bei einem Einparkvorgang ist es die Aufgabe des Kraftfahrzeugbenutzers, abzuschätzen, ob der Parkraum für ein Einparken mit seinem Kraftfahrzeug groß genug ist und ob das Fahrzeug sicher in die Parklücke eingeparkt werden kann. Viele Kraftfahrzeugbenutzer sind sich bei einer Parkplatzsuche nicht sicher, ob ihr Kraftfahrzeug in die Parklücke hineinpasst, die durch abgestellte Kraftfahrzeuge oder andere, fest am Boden verankerte Hindernisse gebildet wird. Zur Erleichterung dieser Abschätzung sind Parklücken-Vermessungssysteme (PLV-Systeme) bekannt, die einer Vermessung der Parklückenabmaße, insbesondere zwischen zwei parkenden Fahrzeugen, dienen. Bei einer Vorbeifahrt erfassen Abstandssensoren zunächst ein erstes stehendes Hindernis, dann die Länge der Parklücke und nachfolgend ein zweites stehendes Hindernis. Anschließend wird dem Kraftfahrzeugbenutzer angezeigt, ob sein Fahrzeug in die Lücke zwischen den Hindernissen hinein passt. Allerdings ist es dem Kraftfahrzeugbenutzer dann selbst überlassen, sein Kraftfahrzeug in die jeweilige Parklücke einzuparken.

Das rückwärtige Einparken eines Kraftfahrzeuges in eine Parklücke ist jedoch eines der schwierigsten Fahrmanöver, die im Verkehr auftreten können. Der Einparkvorgang selbst erfordert ein erhebliches Maß an Übung, so dass insbesondere Anfänger oder auch unsichere Fahrer nicht schnell und problemlos einparken können. Dies führt dazu, dass das Kraftfahrzeug einige Male zurückgesetzt werden muss und entsprechend der nachfolgende Verkehr behindert wird oder es zu Beschädigungen beim Einparken kommen kann.

Gemäß dem Stand der Technik sind semiautonome Einparkassistenten (SPA = Semiautonomous Parking Assistant) bekannt, welche den Kraftfahrzeugbenutzer unterstützen, sein Kraftfahrzeug in einen Parkraum sicher und zügig einzuparken. Dabei werden auf Basis der erfassten, den zur Verfügung stehenden Parkraum darstellenden Daten und der momentanen Kraftfahrzeug-Position ein geeigneter Einparkvorgang berechnet, wobei dieser dem Kraftfahrzeugbenutzer durch Vorgabe der erforderlichen Fahr- und/oder Lenkmanöver angezeigt wird. Das semiautonome Einparksystem weist dazu eine Benutzerschnittstelle (HMI) auf, die dem Kraftfahrzeugbenutzer beispielsweise optisch oder akustisch Informationen übermittelt, wie er lenken und Gas geben bzw. bremsen muss, um optimal in die Parklücke einzuparken. Die Abweichungen zur Soll-Trajektorie werden beispielsweise vom Kraftfahrzeugbenutzer selbst oder automatisch abgeglichen.

Gemäß dem Stand der Technik werden Sensoren in das Kraftfahrzeug integriert, beispielsweise Raddrehzahlsensoren oder Beschleunigungssensoren, welche die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung und somit durch Integration den zurückgelegten Weg des Kraftfahrzeuges während des Einparkvorgangs erfassen.

An diesen Ansätzen gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass einerseits eine Messung der Geschwindigkeit mittels den Raddrehzahlsensoren aufgrund eines möglichen Schlupfes der Räder unzuverlässige Wegstreckenberechnungen liefern kann. Andererseits wird gemäß dem Stand der Technik lediglich die während des Einparkvorgangs zurückgelegte Wegstrecke berechnet, wohingegen die Ausrichtung des Fahrzeuges nicht weiter detektiert wird. Allerdings kommt der Fahrzeugausrichtung insbesondere beim Einparkvorgang eine besondere Bedeutung zu, da in der eingeparkten Position eine parallel Ausrichtung des Kraftfahrzeuges zu den bereits geparkten Kraftfahrzeugen gefordert wird.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zu schaffen, mit welchen zusätzlich zur der Erfassung eines zurückgelegten Weges auch die Ausrichtung des Kraftfahrzeuges zu einem vorbestimmten Zeitpunkt bezüglich der Umgebungsbedingungen erfasst werden kann, ohne aufwendige und kostspielige Modifikationen an bestehenden Komponenten des Kraftfahrzeuges vornehmen zu müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig durch das System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch die Einparkhilfe mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10 und verfahrensseitig durch das Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12 gelöst.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass zusätzlich zu den bisher erfassten Zustandsgrößen des Kraftfahrzeuges auch die Ausrichtung des Kraftfahrzeuges relativ zu einem vorbestimmten Koordinatensystem beispielsweise während des Einparkvorgangs erfasst und gegebenenfalls von der Parkhilfe mit berücksichtigt wird. Dazu weist das Positions-/Ausrichtungs-Überwachungssystem des Kraftfahrzeuges ein Messsystem zum Erfassen einer Ausgangsposition und einer Ausgangsausrichtung des Kraftfahrzeuges relativ zu einem vorbestimmten Koordinatensystem; mindestens eine Wegmessungs-Sensoreinrichtung zum Erfassen einer während eines vorbestimmten Zeitraums durch das Kraftfahrzeug zurückgelegten Wegstrecke relativ zu der erfassten Ausgangsposition des Kraftfahrzeuges; mindestens einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Lenkwinkels des Kraftfahrzeuges während des vorbestimmten Zeitraums; und eine zentrale Steuereinheit auf, welche mit der mindestens einen Wegmessungs-Sensoreinrichtung zum Berechnen der Kraftfahrzeug-Position nach dem vorbestimmten Zeitraum relativ zu der erfassten Ausgangsposition und mit dem mindestens einen Lenkwinkelsensor zum Berechnen der Ausrichtung des Kraftfahrzeuges nach dem vorbestimmten Zeitraum relativ zu der erfassten Ausgangsausrichtung des Kraftfahrzeuges bezüglich des vorbestimmten Koordinatensystems verbunden ist.

Somit weist die vorliegende Erfindung gegenüber den bekannten Ansätzen gemäß dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass die Zuverlässigkeit einer semiautonomen oder vollautomatischen Einparkhilfe dadurch erheblich erhöht wird, dass dem System die augenblickliche Kraftfahrzeugposition und insbesondere die augenblickliche Ausrichtung des Kraftfahrzeuges bezüglich den Umgebungsbedingungen bekannt ist und somit von der Einparkhilfe bei der Berechnung einer Soll-Trajektorie mit berücksichtigt werden kann. Dadurch können Fehlfunktionen der Einparkhilfe, welche unter Umständen zu Beschädigungen der bereits geparkten Kraftfahrzeuge durch das einzuparkende Kraftfahrzeug führen, nahezu ausgeschlossen und die Zuverlässigkeit des Systems erhöht werden. Eine zuverlässigere Regelung des semiautonomen oder vollautomatischen Einparkvorgangs mittels der Einparkhilfe wird somit ohne umfangreiche Modifikationen bereits in dem Kraftfahrzeug existierender Komponenten gewährleistet.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Verbesserungen und Ausgestaltungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Systems, der im Patentanspruch 10 angegebenen Einparkhilfe sowie des im Patentanspruch 12 angegebenen Verfahrens.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Einrichtung zum Erfassen der Ausgangsposition des Kraftfahrzeuges mindestens eine Sensoreinrichtung zum Erfassen von Daten bezüglich der Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeuges zum Liefern eines geeigneten vorbestimmten Koordinatensystems auf. Dabei können beispielsweise mehrere an geeigneten Stellen des Kraftfahrzeuges vorgesehene Ultraschall-, Radar-, Infrarotsensoren, oder dergleichen, verwendet werden. Diese Sensoren erfassen beispielsweise beim Vorbeifahren des Kraftfahrzeuges an der Parklücke die Parklückengröße sowie die Ausgangsposition und die Ausgangsausrichtung eines Kraftfahrzeuges vor dem Beginn des Einparkvorgangs bezüglich der Umgebung des Kraftfahrzeuges.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Lenkwinkelsensor als Lenkwinkelsensor eines in dem Kraftfahrzeug bereits existierenden Systems ausgebildet. Insbesondere kann der Lenkwinkelsensor des im Allgemeinen in neueren Kraftfahrzeugen serienmäßig integrierten ESP-Systems verwendet werden. Der Lenkwinkelsensor ist vorzugsweise im Bereich des Lenkgestänges oder im Pralltopf des Kraftfahrzeuges integriert. Durch eine Verwendung des Lenkwinkelsensors eines bereits in dem Kraftfahrzeug existierenden Systems kann vorteilhaft auf einen Lenkwinkelsensor ohne aufwendige und kostspielige Modifikationen des Kraftfahrzeuges zurückgegriffen werden. Dadurch werden die Kosten des erfindungsgemäßen System in vorteilhafter Weise niedrig gehalten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die mindestens eine Wegmessungs-Sensoreinrichtung als Beschleunigungssensor ausgebildet. Die Messachse des Beschleunigungssensors ist vorzugsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass auch mehrere Beschleunigungssensoren mit beispielsweise in unterschiedlichen Richtungen ausgerichteten Messachsen verwendet werden können. Der Beschleunigungssensor liefert bei einer Bewegung des Kraftfahrzeuges ein Beschleunigungssignal und somit durch Integration die Geschwindigkeit sowie durch erneute Integration die zurückgelegte Wegstrecke des Kraftfahrzeuges.

Zusätzlich oder alternativ kann die mindestens eine Wegmessungs-Sensoreinrichtung als Raddrehzahlsensor ausgebildet sein. Die Raddrehzahlsensoren erfassen die Geschwindigkeit sowie durch Integration die zurückgelegte Wegstrecke des Kraftfahrzeuges. Beispielsweise werden die im Allgemeinen bereits in dem Kraftfahrzeug existierenden Radzahlsensoren zweier Räder einer Kraftfahrzeugachse oder aller Räder des Kraftfahrzeuges verwendet. Hierdurch werden die Kosten des erfindungsgemäßen Systems ebenfalls reduziert, da wiederum auf bestehende Komponenten des Kraftfahrzeuges zurückgegriffen wird und sich kostspielige und aufwendige Modifikationen des Kraftfahrzeuges erübrigen.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wertet die zentrale Steuereinheit die empfangenen Daten der mindestens einen Wegmessungs-Sensoreinrichtung und des mindestens einen Lenkwinkelsensors gemäß einem vorbestimmten in der zentralen Steuereinheit abgespeicherten Algorithmus aus. Beispielsweise erfolgt eine Berechnung der Ausrichtung des Kraftfahrzeuges durch die zentrale Steuereinheit aus dem erfassten Lenkwinkel und der erfassten Wegstrecke während des vorbestimmten Zeitraums, d.h. beispielsweise während einer vorbestimmten Zeitspanne im Verlaufe des Einparkvorgangs, mittels beispielsweise eines Einspurfahrzeugmodells. Insbesondere werden zur Berechnung der Kraftfahrzeugposition und der Kraftfahrzeugausrichtung auf Grundlage der empfangenen Eingangssignale durch den Lenkwinkelsensor und die Wegmessungs-Sensoreinrichtungen Kalmanfilter oder so genannte Fuzzyregelwerke verwendet. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass andere Überwachungsmodelle bzw. verschiedenartigste Algorithmen zur Auswertung der empfangenen Signale für eine möglichst zuverlässige Kraftfahrzeugpositions- und Kraftfahrzeugausrichtungsangabe verwendet werden können.

Vorteilhafte werden bestimmte Kenngrößen des Kraftfahrzeuges, insbesondere die Abmessungen des Kraftfahrzeuges, der einem bestimmten Lenkwinkel zugeordnete Wendekreis des Kraftfahrzeugs etc., in einer Speichereinrichtung der zentralen Steuereinheit abgespeichert. Diese abgespeicherten Kenngrößen werden für eine zuverlässigere Berechnung der Position und der Ausrichtung des Kraftfahrzeuges mit berücksichtigt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Positions-/Ausrichtungs-Überwachungssystem mit mindestens einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der berechneten Kraftfahrzeugposition und der berechneten Ausrichtung des Kraftfahrzeuges relativ zu dem vorbestimmten Koordinatensystem verbindbar. Die Ausgabeeinrichtung ist vorteilhaft als optische Anzeigeeinrichtung oder als akustische Sprachausgabeeinrichtung ausgebildet. Eine haptische Ausbildung ist ebenfalls denkbar.

Die Einparkhilfe kann entweder als semiautonome Einparkhilfe oder als vollautomatische Einparkhilfe ausgebildet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 eine schematische Darstellung eines einzuparkenden Kraftfahrzeuges mit erfindungsgemäßen System vor einem Einparkvorgang;

2 eine schematische Darstellung eines einzuparkenden Kraftfahrzeuges mit erfindungsgemäßen System während eines Einparkvorgangs; und

3 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit erfindungsgemäßen System nach vollendetem Einparkvorgang.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

In den 1 bis 3 ist jeweils ein Kraftfahrzeug, welches ein System bzw. eine Einparkhilfe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist, in unterschiedlichen Einparkzuständen dargestellt. 1 illustriert das Kraftfahrzeug 1 in einer Ausgangsposition und einer Ausgangsausrichtung vor dem Einparkvorgang, 2 das Kraftfahrzeug 1 in einer Position während des Einparkvorgangs und 3 das Kraftfahrzeug 1 nach einem erfolgreich beendeten Einparkvorgang.

Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, weist das Kraftfahrzeug 1 ein Messsystem 2 auf, welches im Allgemeinen mehrere einzelnen Ultraschall-, Radar-, Infrarotsensoren 2 oder dergleichen umfasst, die durch entsprechende Sender und zugehörige Empfänger die Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeuges 1 erfassen. In den Figuren sind lediglich der Übersichtlichkeit halber exemplarisch die Sensoren 2 an der rechten Kraftfahrzeugseite illustriert, es ist jedoch für einen Fachmann offensichtlich, dass an beliebigen Bereichen des Kraftfahrzeuges 1 derartige Sensoren 2 für eine Erfassung der gesamten Umgebung des Kraftfahrzeuges angebracht werden können.

Wie ferner in den Figuren ersichtlich ist, sind alle Messsensoren 2 über entsprechende Datenverbindungen 3 mit einer zentralen Steuereinheit 4 datenverbunden. Derartige Verbindungen 3 können beispielsweise als Funkverbindung oder über einen Kraftfahrzeugbus, insbesondere einen CAN-Bus, bewerkstelligt werden.

Das Messsystem 2 erfasst beispielsweise bei einem Vorbeifahren des Kraftfahrzeuges 1 an der Parklücke 5 deren Länge und den Abstand des Kraftfahrzeuges 1 zu dem Bürgersteigrand 6 und den bereits geparkten Fahrzeugen 20 und 21. Das Messsystem 2 erfasst insbesondere die in 1 dargestellte Ausgangsposition des Kraftfahrzeuges 1 sowie die Ausgangsausrichtung des Kraftfahrzeuges relativ zu einem geeigneten Koordinatensystem, beispielsweise vor dem Beginn des Einparkvorgangs. Vorteilhaft wird eine Ecke der Parklücke als Koordinatenursprung gewählt, wie in 1 schematisch und rein exemplarisch dargestellt ist. Zum Zwecke der Erfassung der vorstehend beschriebenen Position des Kraftfahrzeugs weist das Messsystem 2 zum Beispiel Anstandssensoren, die zum Beispiel Funk basiert, Radar basiert oder optisch ausgebildet sein können. Die Sensoren des Messsystems 2 können dabei als Nahbereichssensoren und/oder als Fernbereichssensoren ausgebildet sein. Wenngleich in den Figuren der Zeichnung für die Heckpartie und die Frontpartie des Kraftfahrzeugs lediglich ein Abstandssensor und für die rechte Seitenpartie lediglich drei Abstandssensoren dargestellt wurden, sei die Erfindung nicht auf dieses Anzahl beschränkt, sondern lässt sich auch mit mehr oder weniger vielen Sensoren ausführen. Bei der linken Seitenpartie des Kraftfahrzeugs sind der besseren Übersichtlichkeit halber keine Abstandssensoren dargestellt worden.

Wie in den 1 bis 3 ferner illustriert ist, weist das System des Kraftfahrzeuges 1 ferner einen oder mehrere Sensoren auf, welche die durch das Kraftfahrzeug 1 zurückgelegte Wegstrecke, beispielsweise ausgehend von der in 1 dargestellten Ausgangsposition, während eines vorbestimmten Zeitraums erfasst.

Beispielsweise ist ein Beschleunigungssensor 7 vorzugsweise mittig in dem Kraftfahrzeug derart montiert, dass seine Messachse in Richtung der Kraftfahrzeuglängsachse ausgerichtet ist, wie in 1 dargestellt ist. Durch Integration des durch den Beschleunigungssensors 7 erfassten Beschleunigungssignals über den vorbestimmten Zeitraum während der Bewegung des Kraftfahrzeuges 1 mittels der zentralen Steuereinheit 4, welche ebenfalls mit dem Beschleunigungssensor 7 über eine geeignete Datenverbindung 8 verbunden ist, kann die Geschwindigkeit der Kraftfahrzeugbewegung berechnet werden. Durch nochmalige Integration der errechneten Geschwindigkeit über den vorbestimmten Zeitraum kann die zentrale Steuereinheit 4 somit die durch das Kraftfahrzeug 1 zurückgelegte Wegstrecke während des vorbestimmten Zeitraums errechnen. Bezüglich der Datenverbindung gelten die oben in Bezug auf das Messsystem 2 ausgeführten Erläuterungen. Dadurch ist dem System die neue Position des Kraftfahrzeuges 1 während des Einparkvorgangs, wie in 2 dargestellt, in Bezug auf die Umgebung bekannt.

Zusätzlich oder alternativ kann das System des Kraftfahrzeuges, wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, Raddrehzahlsensoren 9, 10, 11, 12 aufweisen, welche jeweils über geeignete Datenverbindungen 13, 14, 15, 16 wiederum mit der zentralen Steuereinheit 4 verbunden sind. Dabei können die Datenleitungen 13, 14, 15, 16 wiederum beispielsweise als Funkverbindungen oder als Kraftfahrzeugbus, insbesondere CAN-Bus, ausgebildet werden.

Es ist beispielsweise ebenfalls denkbar, lediglich zwei Raddrehzahlsensoren 9, 10 bzw. 11, 12 einer Kraftfahrzeugachse oder die Raddrehzahlsensoren 9, 10, 11, 12 aller Kraftfahrzeugräder vorzusehen bzw. für die Funktion des erfindungsgemäßen Systems zu verwenden. Die Raddrehzahlsensoren 9, 10, 11, 12 erfassen ebenfalls die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges über den vorbestimmten Zeitraum während eines Einparkvorgangs, woraus wiederum durch Integration über den vorbestimmten Zeitraum die zurückgelegte Wegstrecke des Kraftfahrzeuges 1 durch die zentrale Steuereinheit 4 berechnet wird.

Vorteilhaft können die durch die zentrale Steuereinheit 4 empfangenen Daten sowohl des Beschleunigungssensors 7 als auch eines, zweier oder aller Raddrehzahlsensoren 9, 10, 11, 12 mittels eines in der zentralen Steuereinheit 4 abgelegten Algorithmus 17 miteinander kombiniert und zusammen ausgewertet werden. Hierbei sind die unterschiedlichsten Beobachtermodelle unter Verwendung beispielsweise eines Kalman-Filters oder eines Fuzzyregelwerks möglich. Somit können Messungenauigkeiten der Raddrehzahlsensoren 9, 10, 11, 12 aufgrund eines etwaigen Schlupfes der Kraftfahrzeugrädern durch ein Messsignal des Beschleunigungssensors 7 beispielsweise korrigiert werden, so dass die Genauigkeit der durch das Kraftfahrzeug 1 zurückgelegten Wegstrecke während des vorbestimmten Zeitraums während des Einparkvorgangs erhöht wird.

Das System umfasst, wie in den 1 bis 3 ferner illustriert ist, zusätzlich einen Lenkwinkelsensor 18 zum Erfassen des Lenkwinkels des Kraftfahrzeuges 1 während des vorbestimmten Zeitraums, in welchem das Kraftfahrzeug 1 beim Einparkvorgang die durch den Beschleunigungssensor 7 und/oder die Raddrehzahlsensoren 9, 10, 11, 12 erfasste Wegstrecke zurückgelegt. Als Lenkwinkelsensor 18 wird vorzugsweise ein in einem Kraftfahrzeug 1 bereits existierender Lenkwinkelsensor, beispielsweise eines bereits integrierten ESP-Systems, verwendet. Der Lenkwinkelsensor 18 ist beispielsweise im Bereich des Lenkgestänges oder des Pralltopfes des Lenkrads 19 vorgesehen. Der Lenkwinkelsensor 18, wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, ist wiederum über eine geeignete Datenverbindung analog zu den Sensoren 7 bzw. 9, 10, 11, 12 mit der zentralen Steuereinheit 4 datenverbunden.

Die zentrale Steuereinheit 4 berechnet aus dem durch den Lenkwinkelsensor 18 erfassten Lenkwinkel des Einparkvorgangs und aus der aus den Daten des Beschleunigungssensors 7 und/oder der Raddrehzahlsensoren 9, 10, 11, 12 berechneten zurückgelegten Wegstrecke sowohl die momentane Kraftfahrzeugposition als auch die momentane Ausrichtung des Kraftfahrzeuges 1 nach dem vorbestimmten Zeitraum bezüglich des anfänglich bestimmten Koordinatensystem. Somit ist dem System zu jedem Zeitpunkt die Position des Kraftfahrzeuges als auch die Ausrichtung des Kraftfahrzeuges bezüglich den Umgebungsbedingungen, d.h. beispielsweise bezüglich des Bürgersteigrandes 6, der bereits geparkten Kraftfahrzeuge 20, 21 etc., bekannt.

Die Ausrichtung des Kraftfahrzeuges 1 kann entweder durch Auswerten der zurückgelegten Wegstrecke auf Grundlage der durch den Beschleunigungssensor 7 erfassten Daten in Verbindung mit dem erfassten Lenkwinkel, durch Auswerten der durch die Raddrehzahlsensoren 9, 10 und/oder 11, 12 erfassten Daten unter Berücksichtigung des durch den Lenkwinkelsensor 18 erfassten Lenkwinkels oder mittels bestimmter Algorithmen durch eine Kombination aller durch den Beschleunigungssensor 7, die Raddrehzahlsensoren 9, 10, 11, 12 und des Lenkwinkelsensors 13 erfassten Daten, beispielsweise mittels eine Einspurfahrzeugmodells, ermittelt werden. Ausgewählte oder alle durch die Sensoren 7, 9, 10, 11, 12 und 18 erfassten Daten dienen als Eingangsgrößen für vorbestimmte Beobachtermodelle, wobei beispielsweise ein Kalman-Filter, ein Fuzzyregelwerk, oder dergleichen für derartige Beobachtermodelle Anwendung finden. Aus den oben genannten Eingangsgrößen können die Fahrzeuggeschwindigkeit, der durch das Kraftfahrzeug 1 zurückgelegte Wegstrecke und die Ausrichtung des Kraftfahrzeuges 1 mittels der zentralen Steuereinheit 4 berechnet werden.

Wie in den Figuren zudem dargestellt ist, ist in der zentralen Steuereinheit 4 eine Speichereinrichtung 24 vorgesehen, in welcher beispielsweise neben den oben erwähnten Algorithmen bestimmte Kenngrößen des Kraftfahrzeuges 1 abgespeichert werden. Insbesondere werden die Abmessungen des – Kraftfahrzeuges sowie der einem bestimmten Lenkwinkel zugeordnete Wendekreis des Kraftfahrzeuges 1 in der Speichereinrichtung 24 abgespeichert und bei der Berechnung der augenblicklichen Position des Kraftfahrzeuges 1 sowie der augenblicklichen Ausrichtung des Kraftfahrzeuges 1 mit berücksichtigt.

Die zentrale Steuereinheit 4 ist vorzugsweise, wie in den 1 bis 3 ferner illustriert ist, mit einer Ausgabeeinrichtung 22 verbunden. Die Ausgangseinrichtung ist beispielsweise als optische Anzeigeeinrichtung oder akustische Sprachausgabe ausgebildet, welche dem Kraftfahrzeugbenutzer die augenblickliche Position sowie die augenblickliche Ausrichtung des Kraftfahrzeuges 1 in Bezug auf die gemessenen Umgebungsbedingungen mitteilen.

Ferner weist das Kraftfahrzeug 1 zudem eine Einparkhilfe 23 auf, welche mit der zentralen Steuereinheit 4 verbunden ist und auf Grundlage der errechneten Umgebungsbedingungen sowie der augenblicklichen Kraftfahrzeugposition und der augenblicklichen Kraftfahrzeugausrichtung beispielsweise Lenkbefehle, Bremsbefehle und/oder Beschleunigungsbefehle für eine erfolgreiche Regelung des Einparkvorgangs errechnet und wiederum über die Ausgabeeinrichtung 22 an den Kraftfahrzeugbenutzer ausgibt. Vorzugsweise ist das oben beschriebene System ein Bestandteil der Einparkhilfe 23, wodurch die Zuverlässigkeit eines semiautonomen oder vollautomatischen Einparksystems bzw. die Regelung eines semiautonomen oder vollautomatischen Einparkvorgangs gegenüber den Ansätzen gemäß dem Stand der Technik erheblich erhöht wird.

Vorzugsweise wird auf einen bereits in dem Kraftfahrzeug 1 integrierten Beschleunigungssensor, auf bereits in dem Kraftfahrzeug 1 integrierte Raddrehzahlsensoren sowie auf einem bereits in dem Kraftfahrzeug 1 integrierten Lenkwinkelsensor zurückgegriffen. Dadurch sind keine aufwendigen und kostspieligen Modifikationen des Kraftfahrzeuges notwendig, so dass ein kostengünstiges und zuverlässiges Positions-/Ausrichtungs-Überwachungssystem bzw. eine kostengünstige und zuverlässige Einparkhilfe für das Kraftfahrzeug 1 mit dem vorliegenden Erfindungsgedanken bewerkstelligt wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.


Anspruch[de]
  1. Positions-/Ausrichtungs-Überwachungssystem für ein Kraftfahrzeug (1), insbesondere als Bestandteil einer Einparkhilfe (23), mit:

    einem Messsystem (2) zum Erfassen einer Ausgangsposition und einer Ausgangsausrichtung des Kraftfahrzeuges (1) relativ zu einem. vorbestimmten Koordinatensystem;

    mindestens einer Wegmessungs-Sensoreinrichtung (7; 9, 10, 11, 12,) zum Erfassen einer während eines vorbestimmten Zeitraums durch das Kraftfahrzeug (1) zurückgelegten Wegstrecke relativ zu der erfassten Ausgangsposition des Kraftfahrzeuges (1);

    mindestens einem Lenkwinkelsensor (18) zum Erfassen des Lenkwinkels des Kraftfahrzeuges (1) während des vorbestimmten Zeitraums; und mit

    einer zentralen Steuereinheit (4), welche mit der mindestens einen Wegmessungs-Sensoreinrichtung (7; 9, 10, 11, 12) zum Berechnen der Kraftfahrzeugposition nach dem vorbestimmten Zeitraum relativ zu der erfassten Ausgangsposition und mit dem mindestens einen Lenkwinkelsensor (18) zum Berechnen der Ausrichtung des Kraftfahrzeuges (1) nach dem vorbestimmten Zeitraum relativ zu der erfassten Ausgangsausrichtung des Kraftfahrzeuges (1) bezüglich des vorbestimmten Koordinatensystems verbunden ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (2) zum Erfassen der Ausgangsposition des Kraftfahrzeuges (1) mindestens eine Sensoreinrichtung (2) zum Erfassen von Daten bezüglich der Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeuges (1) zum Liefern eines geeigneten vorbestimmten Koordinatensystems aufweist, beispielsweise mehrere Ultraschall-, Radar-, Infrarotsensoren, oder dergleichen.
  3. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lenkwinkelsensor (18) als Lenkwinkelsensor eines in dem Kraftfahrzeug (1) bereits existierenden Systems, insbesondere eines ESP-Systems, ausgebildet ist.
  4. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lenkwinkelsensor (18) im Bereich des Lenkgestänges oder im Pralltopf des Lenkrads (19) des Kraftfahrzeuges (1) vorgesehen ist.
  5. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wegmessungs-Sensoreinrichtung (7) als Beschleunigungssensor (7) ausgebildet ist, dessen Messachse vorzugsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges (1) ausgerichtet ist.
  6. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wegmessungs-Sensoreinrichtung (9, 10, 11, 12) als Raddrehzahlsensor (9, 10, 11, 12), beispielsweise als beiden Rädern einer Kraftfahrzeugachse oder allen Rädern des Kraftfahrzeuges (1) zugeordnete Raddrehzahlsensoren, ausgebildet ist.
  7. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (4) die empfangenen Daten der mindestens einen Wegmessungs-Sensoreinrichtung (7; 9, 10, 11, 12) und des mindestens einen Lenkwinkelsensor (18) gemäß einem vorbestimmten in der zentralen Steuereinheit (4) abgespeicherten Algorithmus auswertet, beispielsweise mittels eines Kalman-Filters, eines Fuzzyregelwerks oder dergleichen.
  8. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Kenngrößen des Kraftfahrzeuges (1), insbesondere die Abmessungen des Kraftfahrzeuges (1), der einem bestimmten Lenkwinkel zugeordnete Wendekreis des Kraftfahrzeuges (1), etc., in einer Speichereinrichtung (24) in der zentralen Steuereinheit (4) abgespeichert sind.
  9. System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positions-/Ausrichtungs-Überwachungssystem mit mindestens einer Ausgabeeinrichtung (22), beispielsweise mit einer optischen Anzeigeeinrichtung oder einer akustischen Sprachausgabeeinrichtung, zum Ausgeben der berechneten Kraftfahrzeugposition und der berechneten Ausrichtung des Kraftfahrzeuges (1) relativ zu dem vorbestimmten Koordinatensystem verbindbar ist.
  10. Einparkhilfe (23) für ein Kraftfahrzeug (1), welches ein Positions-/Ausrichtungs-Überwachungssystem gemäß wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
  11. Einparkhilfe (23) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einparkhilfe (23) als semiautonome oder vollautomatische Einparkhilfe ausgebildet ist.
  12. Verfahren zur Positions-/Ausrichtungs-Überwachung eines Kraftfahrzeuges (1), insbesondere während des Betriebes einer Einparkhilfe (23), mit folgenden Verfahrensschritten:

    Erfassen einer Ausgangsposition und einer Ausgangsausrichtung des Kraftfahrzeuges (1) relativ zu einem vorbestimmten Koordinatensystem mittels eines Messsystems (2);

    Erfassen einer während eines vorbestimmten Zeitraums durch das Kraftfahrzeug (1) zurückgelegten Wegstrecke relativ zu der erfassten Ausgangsposition des Kraftfahrzeuges (1) mittels mindestens einer Wegmessungs-Sensoreinrichtung (7; 9, 10, 11, 12);

    Erfassen des Lenkwinkels des Kraftfahrzeuges (1) während des vorbestimmten Zeitraums mittels mindestens einem Lenkwinkelsensor (18); und

    Berechnen der Kraftfahrzeugposition nach dem vorbestimmten Zeitraum relativ zu der erfassten Ausgangsposition und der Ausrichtung des Kraftfahrzeuges (1) nach dem vorbestimmten Zeitraum relativ zu der erfassten Ausgangsausrichtung des Kraftfahrzeuges (1) bezüglich des vorbestimmten Koordinatensystems mittels einer zentralen Steuereinheit (4), welche mit der mindestens einen Wegmessungs-Sensoreinrichtung (7; 9, 10, 11, 12) und mit dem mindestens einen Lenkwinkelsensor (18) verbunden ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Kraftfahrzeuges (1) mittels der zentralen Steuereinheit (4) aus dem erfassten Lenkwinkel und der erfassten Wegstrecke während des vorbestimmten Zeitraums mittels eines Einspurfahrzeugmodells bestimmt wird.
  14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Daten der mindestens einen Wegmessungs-Sensoreinrichtung (7; 9, 10, 11, 12) und des mindestens einen Lenkwinkelsensors (18) durch die zentrale Steuereinheit (4) gemäß einem vorbestimmten in der zentralen Steuereinheit (4) abgespeicherten Algorithmus (17) ausgewertet werden, beispielsweise mittels eines Kalman-Filters oder eines Fuzzyregelwerkes.
  15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Kenngrößen des Kraftfahrzeuges (1), insbesondere die Abmessungen des Kraftfahrzeuges (1), der einen bestimmten Lenkwinkel zugeordnete Wendekreis des Kraftfahrzeuges, etc., in einer Speichereinrichtung (24) der zentralen Steuereinheit (4) abgespeichert werden.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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